基于信息融合的多星搜索动目标问题

发布时间：2021-10-29 12:15

　　运用多星在海洋中搜索动目标,当动目标失去联系或者目标存在战术意图时,这种不确定动目标搜索将变得极为困难。建立搜索图描述搜索的环境模型,提出了一种解决多星搜索动目标问题的方法。利用信息融合的信息更新搜索图,并根据目标的运动预测方法再次更新搜索图,动态规划整个多星搜索动目标过程。卫星搜索策略是最大化目标发现概率。仿真实验结果验证了所提方法的有效性,能够有效地解决多星搜索动目标问题。 

【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(07)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【图文】：

平均目标发现个数随卫星过境次数变化

时间内的最大活动范围。为了量化描述与简化搜索决策的解空间，把任务区域R划分为NG网格，编号为1~M。网格的边长取决于动目标速度v在一个决策周期内移动距离。可划分为NE相等的决策周期为，的所有离散时间点。NS颗卫星在固定轨轨道运行过程中，在内共有NA次过境R，利用星载遥感器实施观测，搜索在网格间运动的目标。伴随着搜索的进行，卫星观测获得环境信息，并对动目标进行预测，在此预测基础上动态规划整个多星搜索动目标过程，直到搜索任务时间结束。卫星搜索动目标示意图如图1所示。图1卫星搜索动目标示意图成像卫星的星载遥感器通常具有侧向摆动能力，星载遥感器根据侧摆角垂直与卫星轨道进行摆动观测来扩大观测范围。在卫星可观测范围内，依据卫星的侧摆角可划分多条可观测条带。在内有卫星对R进行观测，卫星s琢的观测条带集合为。每次只能从条带集合中选择一个条带进行观测。由于星载遥感器探测性能的不完善，因此，探测结果可由探测概率pd和虚警概率pf来描述。探测概率是指动目标在T时间内处于某一网格中，星载传感器能够发现此目标的概率；虚警概率是指某一网格中不存在动目标，而星载传感器认为在该网格中发现动目标的概率。探测概率和虚警概率会受到卫星传感器侧摆轻微的影响。为方便讨论与处理，本文假设这些影响忽略不计且所有卫星携带同质的星载遥感器。2问题建模针对多星搜索动目标问题，建立搜索图描述目标和环境信息的环境模型。pi（t）为目标存在于网格i中的概率。本文搜索动目标的过程中，在T内卫星集合为，依次过境R对动目标搜索，夏忠，等：基于信息融合的多星搜索动目标问题·21·1161

獾乃阉魍几?履Ｐ?在tk时刻更新搜索图后，距离下次卫星观测更新的时间，目标仍将继续在搜索图中运动。由于动目标的运动参数和运动方向未知，因此，建立目标移动预测模型，对目标在时间段的运动状态进行预测。本文采用马尔可夫的概率转移来再次更新搜索图，降低卫星搜索过程中因目标运动带来的不确定性。在目标当前状态已知的情况下，其将来状态只与当前状态有关，与过去状态无关，因此，可采用马尔可夫过程来描述动目标的移动状态。设搜索图网格空间为，表示在tk时刻目标处于编号为i的网格中。如图2所示，构建3×3网格的情况下，基于马尔可夫过程的动目标移动示例。图2目标运动示意图一个决策周期T可用一个时间间隔驻t表示。（i，j）表示移动目标当前处于i网格，经过驻t后转移到网格j的可能路线。假设移动目标最初的位置在·22·1162

【参考文献】：
期刊论文
[1]面向多障碍物海面卫星搜索动目标方法[J]. 张海龙,夏维,胡笑旋,杨斌,汤航.  系统工程与电子技术. 2018(10)
[2]卫星搜索移动目标问题中的目标运动预测方法研究[J]. 慈元卓,贺仁杰,徐一帆,谭跃进.  控制与决策. 2009(07)

硕士论文
[1]具有感知能力的运动目标多无人机协同搜索方法研究[D]. 刘艳红.合肥工业大学 2017
[2]无人机地面站与航迹规划的研究[D]. 赵婷婷.天津大学 2012



本文编号：3464639